Көміртекті нүктелер мен кванттық нүктелер арасындағы негізгі айырмашылық мынада: көміртекті нүктелер көміртекті ұсақ бөлшектер, ал кванттық нүктелер жартылай өткізгіш ұсақ бөлшектер.
Көміртек нүктелері де, кванттық нүктелер де кванттық механика саласына жатады. Бұл шағын наноөлшемді бөлшектер.
Көміртек нүктелері дегеніміз не?
Көміртегі нүктелері - беттік пассивацияның қандай да бір түрі бар шағын көміртекті нанобөлшек. Олардың мөлшері 10 нм-ден аз. Бұл нүктелер алғаш рет 2004 жылы бір қабырғалы көміртекті нанотүтіктерді тазарту арқылы кездейсоқ табылды.
Көміртек нүктелерінің қасиеттері тек олардың құрылымы мен құрамына байланысты. Көбінесе көміртегі нүктелерінің бетіндегі көптеген карбоксил бөліктері суда тамаша ерігіштік пен биоүйлесімділік береді. Бұл бөліктер көміртегі нүктелеріне протон өткізгіш нанобөлшектердің рөлін атқаруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бұл бөлшектер әртүрлі органикалық, полимерлі, бейорганикалық немесе биологиялық материалдармен қатар химиялық модификацияға және беттік пассивацияға жарамды.
Көміртек нүктелерін синтездеудің екі әдісі бар. Бұл екеуі «жоғарыдан төменге» және «төменнен жоғарыға» әдісі. Біз химиялық, электрохимиялық және физикалық әдістер арқылы осы процестер арқылы көміртегі нүктелерін өндіруге қол жеткізе аламыз.
01-сурет: әртүрлі көздерден дайындалған көміртегі нүктелері
«Жоғарыдан төменге» әдісі лазерлік абляция, доға разряды және электрохимиялық әдісті қолдану арқылы үлкен көміртекті құрылымдарды (мысалы, графит, көміртекті нанотүтіктер және наноалмас) көміртегі нүктелеріне бөлуді қамтиды.
Көміртек нүктесін өндірудің «төменнен жоғары» әдісі көмірсулар, цитрат және полимер кремний тотығы нанокомпозиттері сияқты шағын прекурсорларды қамтиды. Бұл көздер гидротермиялық/солвотермиялық өңдеуден, қолдау көрсетілетін синтетикалық және микротолқынды синтетикалық жолдардан өтеді.
Кванттық нүктелер дегеніміз не?
Кванттық нүктелер – кванттық механика бойынша ірі бөлшектерден ерекшеленетін оптикалық және электрондық қасиеттері бар нанометрлік масштабтағы шағын жартылай өткізгіш бөлшектер. Егер ультракүлгін сәуленің астында жарықтандыру арқылы кванттық нүктелерді байқайтын болсақ, кванттық нүктедегі электрон жоғары энергияға ие күйге ауысады. Бұл процесс жартылай өткізгіш кванттық нүктеге қатысты электронның валенттік аймақтан өткізгіштік аймағына өтуіне сәйкес келеді. Содан кейін қозған электрон жарық шығару арқылы өз энергиясын шығару арқылы валенттік аймаққа қайта түсе алады. Бұл жарық сәулеленуі фотолюминесценция деп аталады және біз оны келесідей суреттей аламыз:
02-сурет: әртүрлі өлшемдегі кванттық нүктелерден әртүрлі түстер беретін кванттық нүктелердің фотолюминесценциясы
Әдетте кванттық нүктелердің қасиеттері көлемді жартылай өткізгіштер мен дискретті атомдар немесе молекулалар қасиеттеріне қарағанда аралық болады. Сонымен қатар, кванттық нүктелердің оптоэлектрондық қасиеттері өлшем мен пішінге байланысты өзгереді. Әдетте, үлкен кванттық нүктелер ұзын толқын ұзындығын шығарады және осы кванттық нүктелерден шығатын түстер қызғылт сарыдан қызылға дейін өзгереді. Керісінше, кішкентай кванттық нүктелер көк және жасыл сияқты түстерді тудыратын қысқа толқын ұзындығын шығарады. Дегенмен, түс кванттық нүктенің нақты құрамына байланысты өзгеруі мүмкін екенін байқаймыз.
Кванттық нүктелердің негізгі қолданбаларына бір электронды транзисторды өндіру, күн батареяларын өндіру, жарық диодтарын өндіру, бір фотонды көздер, кванттық есептеулер, жасуша биологиясын зерттеу, микроскопия және медициналық бейнелеу жатады.
Көміртек нүктелері мен кванттық нүктелердің айырмашылығы неде?
Көміртекті нүктелер мен кванттық нүктелер арасындағы негізгі айырмашылық мынада: көміртекті нүктелер көміртегінің ұсақ бөлшектері, ал кванттық нүктелер - жартылай өткізгіштің ұсақ бөлшектері. Көміртекті нүктелер биобейнелеуде, сезінуде, препараттарды жеткізуде, катализде, оптроникада және т.б. қолданылады, ал кванттық нүктелер бір электронды транзисторлық өндірісте, күн батареяларын өндіруде, жарықдиодты шамдарды өндіруде, бір фотонды көздерде, кванттық есептеулерде, жасуша биологиясын зерттеуде, микроскопия және медициналық бейнелеу.
Келесі инфографикада көміртегі нүктелері мен кванттық нүктелер арасындағы айырмашылық кесте түрінде берілген.
Қорытынды – Көміртегі нүктелері және кванттық нүктелер
Көміртекті нүктелер мен кванттық нүктелер кванттық механика саласына жатады. Бұл шағын наноөлшемді бөлшектер. Көміртекті нүктелер мен кванттық нүктелер арасындағы негізгі айырмашылық мынада: көміртекті нүктелер - кішкентай көміртек нанобөлшектері, ал кванттық нүктелер - шағын жартылай өткізгіш бөлшектер.
